DE3926208A1

DE3926208A1 - Mechanische ueberlastkupplung mit mitnehmerangepasster umlaufbahn fuer die das drehmoment uebertragenden kugelfoermigen mitnehmerkoerper

Info

Publication number: DE3926208A1
Application number: DE19893926208
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl Ing Mayr
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1991-02-14

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitskupp lung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei sol chen Kupplungen sind häufig auf einer Nabe zwei Kupplungs hälften angeordnet, von denen eine Kupplungshälfte dreh starr mit der Nabe verbunden in Richtung auf die andere, relativ zur Nabe drehbare Kupplungshälfte federbeaufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupplungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, durch einen Kugelkäfig geführte Kugeln aufweist, die im eingerasteten Zustand zur Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen Kupp lungshälfte in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen in den einander zugewandten ebenen Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen.

Vergleichbare Sicherheitskupplungen sind aus der DE-OS 25 44 919 oder dem DE-GM 78 19 690 der Anmelderin bekanntge worden. Die Sicherheitskupplung nach der erstgenannten Druckschrift ist nach einer vollen Drehung der Antriebs welle wieder einzurasten bestrebt, auch wenn die Überlast noch andauert. Die Sicherheitskupplung nach der zweiten Druckschrift funktioniert insofern anders, als sie nach dem Ausrasten eine Freilaufstellung einnimmt, in der die beiden Kupplungshälften gegeneinander frei durchdrehen können, bis die Überlast beseitigt ist.

Vorgenanntem Stand der Technik und vergleichbaren Lösungen, bei denen die kugelförmigen Mitnehmerkörper zwischen den beiden Kupplungshälften in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen in ansonsten ebenen Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen, ist der Nachteil gemeinsam, daß es beim Ausrasten der Kupplung zu lokalen Druckspitzen kommt, die im Falle der ständigen Wiederkehr solcher Überlastfälle zu einer allmählichen Veränderung der den kugelförmigen Mitnehmerkörpern dargebotenen Umlaufbahn führen, was im Ergebnis zu einem veränderten Ausrastverhalten der Sicher heitskupplung nach häufigem Auslösen derselben und somit zu einer verkürzten Lebensdauer führt.

Es ist hiernach die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe, eine Sicherheitskupplung der gattungsgemäß vorausgesetzten Art derart weiterzubilden, daß sich das eingestellte Grenzmoment der Sicherheitskupplung auch nach vielen Auslösevorgängen nicht merkbar verändert, und daß gleichzeitig die Lebensdauer der Kupplung wesentlich erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Übergangsbereich zwischen den einzelnen Kugelsenkungen im wesentlichen sattelförmig gestaltet ist, also in Um fangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav. Durch die konvexe Form wird erreicht, daß die Kugel immer wieder in eine Senkung einrastet und durch die konkave Form in radialer Richtung wird eine bessere Lebensdauer erreicht, d. h. die so ausgebildete Umlaufbahn und damit das einge stellte Drehmoment verändern sich auch nach häufigem Aus lösen nicht, weil lokale Druckspitzen abgebaut werden, so daß eine besonders hohe Lebensdauer bei gleichbleibendem Drehmoment einer derart ausgebildeten Sicherheitskupplung erreicht wird.

Vorzugsweise ist der konkave Ausrundungsradius des Über gangsbereiches geringfügig größer als der Kugelradius der drehmomentübertragenden Mitnehmerkörper. Es liegt auf der Hand, daß die günstigsten Druckverhältnisse erreicht wer den, wenn eine Kugel sich auf einer gekrümmten Fläche anschmiegt, die mit geringfügig größerem Radius ausgeführt ist.

Es ist weiterhin zu bevorzugen, daß die kleinste Breite des sattelförmigen Übergangsbereiches zwischen den einzelnen Kugelsenkungen im wesentlichen dem Kugelradius entspricht. Dadurch ist gewährleistet, daß die für die Druckübertragung zur Verfügung stehende Fläche und somit die Flächenpressung einen bestimmten Mindestwert auch im Bereich des höchsten Punktes zwischen zwei Kugelsenkungen nicht unterschreitet.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrie ben. In diesen zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Sicherheitskupplung, die in erfindungsgemäßer Weise mit dem neuartig ausgebildeten Übergangsbereich zwischen den Kugel senkungen versehen werden kann;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Kupplungshälfte mit der ebenen Stirnfläche und den darin enthaltenen Kugelsenkungen bzw. den dazwischen angeordneten sattelförmigen Übergangsbereichen, deren genaue Form sich aus den verschiedenen Schnittdarstel lungen A-B, C-D, E-F und G-H ergibt; und

Fig. 3 den Umriß eines Zapfenfräsers zur Herstellung der Kugelrille bzw. der Umlaufbahn zwischen den Kugelsenkungen, sowie einen weiteren Zapfenfräser zur Herstellung der einzelnen Kugelsenkungen.

Auf einer mit einer Keilnut versehenen Nabe 1 sind die zwei Kupplungshälften, d. h. der Druckflansch 2 und das Schalt teil 3 konzentrisch angeordnet. Das Schaltteil 3 ist axial verschieblich aber drehstarr mit der Nabe 1 verbunden und wird durch Tellerfedern 15, die von einer Einstellmutter 4 auf der Nabe vorgespannt werden, in Richtung auf den Druck flansch 2 beaufschlagt. Zwischen den einander axial gegen überstehenden ebenen Stirnflächen von Schaltteil und Druck flansch sind die Kugeln 14 vorgesehen, die von einem Kugel käfig 5 geführt werden und im eingerasteten Zustand in den Kugelsenkungen im Druckflansch bzw. im Schaltteil sitzen. Zwischen dem Druckflansch 2 und einem Radialflansch 6 der Nabe 1 ist ein Axiallager 12 vorgesehen. Außerdem ist ein Gleitlager 7 zur radialen Festlegung des Druckflansches 2 vorgesehen.

Ein Endschalterstift 21 eines Endschalters 20 greift in eine Umfangsnut am Schaltteil 3 ein, so daß die kurzzeitige Axialverschiebung des Schaltteils 3 beim Auslösen der Sicherheitskupplung den Endschalter betätigt, so daß beispielsweise der das zu übertragende Drehmoment erzeu gende Antrieb stillgesetzt wird.

Wie insbesondere aus der Fig. 2 und den zugehörigen Schnittansichten zu ersehen ist, sind die in der ebenen Stirnfläche einer Kupplungshälfte regelmäßig verteilten Kugelsenkungen 16 in Umfangsrichtung durch eine neuartig gestaltete Umlaufbahn miteinander verbunden. Diese sorgt dafür, daß jeder Übergangsbereich 17 zwischen den einzelnen Kugelsenkungen 16 im wesentlichen sattelförmig gestaltet ist, also in Umfangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav, wobei die konvexe Form in der Fig. 2 in der Ab wicklung A nach B im Schnitt dargestellt ist. Demgegenüber zeigen die Schnitte C-D, E-F und G-H die konkave Form der jeweiligen Radialschnitte. Die Umlaufbahn ist also auf ihrer gesamten Umfangslänge im Radialschnitt gesehen konkav ausgestaltet, wobei die Tiefe der konkaven Bahn gegenüber der ebenen Stirnfläche in Axialrichtung derart wellenförmig variabel gestaltet ist, daß jeweils der tiefste Punkt der Bahn mit dem Zentrum einer Kugelsenkung 16 zusammenfällt und deren höchster Punkt wenigstens so tief unter der ebenen Stirnfläche 18 liegt, daß die kleinste Breite der Bahn 17 etwa der Hälfte des Kugeldurchmessers entspricht.

Zur Herstellung der Kugelsenkungen und der sie verbindenden Umlaufbahn können Zapfenfräser mit Werkzeugkonturen etwa wie aus der Fig. 3 ersichtlich verwendet werden. Zur Aus bildung der einzelnen Kugelsenkungen wird der in seinem untersten Bereich kegelförmig ausgestaltete mit abgerunde ten Randbereichen versehene Fräser für die Kugelsenkungen in die in Fig. 2 ersichtliche ebene Stirnfläche 18 vertikal abgesenkt, und zwar an den entsprechend der gewünschten Teilung vorgesehenen Stellen. lm Anschluß daran wird der Fräser für die Kugelrille nach dem linken Bild der Fig. 3 in axialer Ausrichtung mit einer Kugelsenkung in diese eingeführt, wonach diese Kupplungshälfte um ihre Längsachse gedreht wird und gleichzeitig der Fräser eine wellenförmige Zustellbewegung parallel zu der Längsachse der Kupplungs hälfte ausführt, so daß der höchste Punkt dieser wellen förmigen Zustellbewegung gerade in der Mitte zwischen zwei Kugelsenkungen und der tiefste Punkt dieser wellenförmigen Zustellbewegung gerade im Zentrum einer Kugelsenkung liegt - man vergleiche die verschiedenen Schnitte der Fig. 2.

Claims

1. Sicherheitskupplung, mit zwei Kupplungshälften (2, 3), von denen die eine in Richtung auf die andere federbe aufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupp lungshälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, ggfs. durch einen Kugelkäfig (5) geführte Kugeln (14) aufweist, die im eingerasteten Zustand zu Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen KuppIungshälfte in im wesentlichen kegelförmigen Kugelsenkungen (16) in den einander zuge wandten ebenen Stirnflächen (18) der beiden Kupplungs hälften sitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Über gangsbereich (17) zwischen den einzelnen Kugelsenkungen (16) im wesentlichen sattelförmig gestaltet, also in Um fangsrichtung konvex und in Radialrichtung konkav ist.

2. Sicherheitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der konkave Ausrundungsradius des Übergangs bereiches (17) geringfügig größer ist als der Radius der Kugeln (14).

3. Sicherheitskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die kleinste Breite des sattelförmigen Über gangsbereiches (17) zwischen den einzelnen Kugelsenkungen (16) in den ansonsten ebenen Stirnflächen der beiden Kupp lungshälften im wesentlichen dem Kugelradius entspricht.